电玩城打鱼捕鱼-专业24小时上下分

操作系统概念,操作系统导论

十二月 8th, 2019  |  电玩城捕鱼系统简介

分布式系统:

25.分布式系统:将物理上分开、各种异构的计算机系统通过网络连接在一起,为用户提供系统所维护的各种资源的计算机集合,其优点有:

  • 资源共享
  • 计算机速度提高
  • 可靠性高
  • 通信方便

 

 


 

 

操作系统结构

1.简单结构:DOS和UNIX。利用最小的空间提供最多的功能,没有被划分为模块。应用程序能够访问最底层的、基本的设备驱动,因此易受恶意程序的伤害。

2.分层方法:采用自顶向下方法,将总的功能和特征划分为模块。模块化的其中方法是分层方法:将操作系统分为若干层(级),最底层(层0)为硬件,最高层(层N)为用户接口,分层结构类似一个同心圆。分层法最大的优点在于构造和调试的简单化(每层只能利用较低层的功能和服务、每层为高层隐藏了一定数据结构、操作和硬件存在),主要困难在于对层的详细定义相比其他方法的低效

3.微内核:将操作系统中所有非基本部分从内核中移走,将它们实现为系统程序或用户程序,从而得到更小的内核。微内核通常包括最小的进程内存管理、通信功能

   
1)微内核的主要功能:使客户程序和各种服务之间通信,客户程序和服务之间不会直接交互,而是通过微内核的消息传递

   
2)因为新服务不需修改内核,因此便于扩充操作系统;因为大多数服务作为用户而不是内核进程运行,因此提供了更好的安全性和可靠性

   
3)因为使用消息传递跨越了内核和用户态,系统功能总开销增加,因此系统性能下降

4.模块:7个可加载内核模块,一个核心内核。动态加载模块。内核可以提供核心服务,也可动态实现特定功能。该方法和微内核方法类似,核心模块只有核心功能以及其他模块加载、通信的相关信息,但模块方法中,模块之间不需要调用消息传递来通信。

操作系统生成:配置生成系统的过程称为系统生成。需要考虑的信息有:使用什么CPU、多少可用内存、哪些可用设备、需要什么操作系统选项和参数值

图片 1单处理器系统

3.操作系统的目标

  • 执行用户程序,更容易地解决用户问题。

  • 使计算机系统让用户使用方便。

  • 有效地使用计算机硬件。

 

4.定义操作系统

  • 一个比较公认的定义是:
    操作系统是一直运行在计算机上的程序(通常称为内核),其他程序则为系统程序和应用程序。

 


 

操作系统结构

1.操作系统应提供如下服务

    1)用户接口,包括:

        a)命令行接口(CLI)

        b)批处理接口(batch interface)

        c)图形化用户接口(GUI)–提供了一个桌面

    2)程序执行 :操作系统要能够将程序加载到主存并执行程序

    3)输入/输出操作(I/O):运行中的程序可能需要涉及到文件或 I/O
设备的读写操作

    4)文件系统控制

    5)通信:通信可能通过共享内存消息传递实现

    6)错误检测:操作系统应当能始终检测到可能的错误

    7)资源分配:一些资源需要特殊的分配行为(如
CPU、主存和文件存储),有的还需要请求和释放代码(如 I/O 设备)

    8)统计:操作系统需要对每个用户使用了多少不同的计算机资源做统计

    9)安全防护:保证所有对系统资源的请求都得以控制

图片 2 计算机系统如何操作

 

操作系统组织

1.计算机用于启动的初始化程序被称作引导程序,它被存储在只读存储器(ROM)中,也就是常说的固件。它初始化系统中的所有部分。

2.事件的发生通常通过硬件或软件的中断(interrupt)来触发。

硬件可能在任何时候通过向 CPU
发送一个信号触发中断,该信号通常经由总线传递。

软件可能通过执行名为系统调用的特殊指令来触发中断。

3.计算机程序必须在主/内存(RAM)中执行。主内存是 CPU
直接访问的唯一的大容量存储,它通常由被称作动态随机访问存储器(DRAM)的半导体器件实现。

4.主存是易失存储,当电源关闭或其它问题出现时,其内容会丢失。因此多数计算机系统提供了二级存储作为主存的扩展,二级存储设备通常是磁盘

5.存储设备层次:寄存器-高速缓存(cache)- 主/内存 – 电子磁盘 – 磁盘

  • 光盘 – 磁带

图片 3计算机系统体系结构

13. 操作系统有三种基本类型:

  • Batch systems(批处理系统)

  • Time-sharingsystems(分时系统)

  • Real timesystems(实时系统)

 

分时系统(或多任务):

  • 是多道程序设计的延伸,允许许多用户同时共享计算机。在分时系统中,虽然
    CPU
    还是通过在作业之间的切换来执行多个作业,但是由于切换频率很高,用户可以在程序运行期间与之进行交互。

  •  允许多用户共享计算机。由于每个动作或命令都较短,每个用户只需少量CPU时间,用户之间切换时间短,所以用户会感觉整个系统为自己所用。

  • 分时操作系统采用 CPU
    调度和多道程序设计以提供用户分时计算机的一小部分

 

 

 用户交互输入时,操作系统为了不让 CPU
空闲,会将 CPU 切换到其他用户的程序。 

 

批处理系统(batch system):计算机一次只能运行一个应用程序。批处理相似的工作:自动将控制从一个工作转移到另一个工作。是第一个基本的操作系统。

 

14. 
装入到内存井执行的程序通常称为进程
。 ***


 

 分时和多道程序设计需要在存储器中同时保存有几个作业。通常由于主存较小而不能容纳太多作业,所以这些作业刚开始存储在磁盘的作业池
(job pool)中 

,该池由所有驻留在磁盘中需要等待分配内存的作业组成。如果多个作业需要调入内存但没有足够的内存,
那么系统必须在这些作业中做出选择,这样的决策被称为作业调度
(job scheduling) 。

 

16. 如果有多个任务同时需要执行,那么系统必须做出选择,这样的选择称为 CPU 调度 。

 

17.在分时操作系统中,操作系统必须保证合理的响应时间,这有时需要通过交换来得到。交换时进程被换入内存或由内存换出到磁盘——-实现这一目的更常用的方法是使用虚拟内存。

虚拟内存:允许将一个执行的作业不完全放在内存中。主要的优点是程序可以比物理内存大,将内存抽象成一个庞大且统一的存储数组。

 

分时操作系统也必须提供文件系统。文件系统驻留在一组磁盘上,因此也必须提供磁盘管理。

 


 

操作系统操作

 

 


 

用户接口和系统调用

1.系统调用为系统服务提供了一个接口。通过这个接口,用户可以访问内核空间。多数程序开发者并不接触这一细节等级的代码,他们通常使用应用程序接口(API)来编写程序。API
为应用程序开发者提供了一组函数,使用 API 的背后实际涉及了系统调用。

2.api
就是应用程序接口,是一些预定义的函数。跟内核没有必然的联系。提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力,而又无需访问源码,或理解内部工作机制的细节。

3.区别:api是函数的定义,规定了这个函数的功能,跟内核无直接关系。而系统调用是通过中断向内核发请求,实现内核提供的某些服务。

4.联系:一个api可能会需要一个或多个系统调用来完成特定功能。通俗点说就是如果这个api需要跟内核打交道就需要系统调用,否则不需要。

   
1)程序员调用的是API(API函数),然后通过与系统调用共同完成函数的功能。因此,API是一个提供给应用程序的接口,一组函数,是与程序员进行直接交互的。

   
2)系统调用则不与程序员进行交互的,它根据API函数,通过一个软中断机制向内核提交请求,以获取内核服务的接口。

   
3)并不是所有的API函数都一一对应一个系统调用,有时,一个API函数会需要几个系统调用来共同完成函数的功能,甚至还有一些API函数不需要调用相应的系统调用(因此它所完成的不是内核提供的服务)

4.系统调用和中断的异同点:

   
1)二者均有索引(系统调用编号-系统调用表、中断向量表),二者的执行均需切换到内核模式

   
2)二者触发条件不同:系统调用是主动请求(会被硬件视为软中断),中断是外部触发

5.中断和陷阱的不同点:

   
1)二者起点不同:陷阱是正在执行的程序主动发起的,中断是外部错误或动作产生

    2)二者处理方式不同:程序的陷阱(异常)在响应后将停止执行,而程序在中断时保存断点,中断处理结束后从断点恢复执行

6.向操作系统传递参数有三种方法:通过寄存器传递、内存的块/表、压入/弹出堆栈。

7.系统调用可被大致分为五类:进程控制、文件管理、设备管理、信息维护和通信。

8.两种通信模型:

   
1)消息传递模型:通信进程通过彼此之间交换消息传递信息,直接/间接通过一个共同的邮箱。通信实体可能是同一主机的不同进程,也可能是通过网络相连的另一主机的进程。进程之间通过主机名进程名作为标识符区分。

   
2)共享内存模型:进程使用系统调用来获得其它进程所拥有内存区域的访问权。要使用共享内存模型,需要两/多个进程都同意取消这一限制。数据的形式和位置由进程协商决定,进程必须保证它们不会同时向同一地方写入。

   
3)区别:消息传递对交换少量数据更有效,对于计算机之间的通信也比共享内存更容易实现;共享内存允许最大速度通信(本地可以内存速度),并且比较方便,但需要保护和同步。

图片 4集群系统

单处理系统采用单处理器。在单处理器系统中,有一个主CPU能够执行一个通用指令集,包括来自用户进程的指令。

多处理器系统主要的三个优点:

图片 5增加吞吐量:通过增加处理器的数量,希望能在更短的时间内做更多的事情。

图片 6规模经济:多处理器系统比单处理系统能节省资金,这是因为它们能共享外设,大容量存储和电源供给。

图片 7增加可靠性:如果将功能分步在多个处理器上,那么单个处理器失灵将使得整个系统停止,只会导致速度降低而言。

集群系统:由两个或者多个独立的系统耦合起来的。集群的定义目前尚未定形。较为常用的定义是集群计算机共享并通过局域网连接或更快的内部连接。

集群通常用来提供高可用性服务。这意味着即使集群中的一个或者多个系统出错,服务仍然继续。

集群可以是对称的,也可以是非对称的。非对称集群(asymmetric
clustering)中,一台机器出于热备份模式(hot standby
mode),而另一台运行应用程序。热备份主机只监视活动服务器。如果该服务器失效,那么备份服务器会成为现行服务器。对于对称集群,两个或多个主机都运行应用程序,它们互相监视。

集群系统的详细介绍:

http://blog.csdn.net/wangxx2011/article/details/7425219

标签:, , ,

Your Comments

近期评论

    功能


    网站地图xml地图